呼倫貝爾市一次春季西南大風(fēng)天氣過程分析

鄧波　達來木仁

摘 要 利用常規(guī)天氣資料和數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品，應(yīng)用天氣分析和診斷分析方法，對2017年5月呼倫貝爾市一次西南大風(fēng)天氣過程進行綜合分析。結(jié)果表明：前期高溫少雨氣候特征為大風(fēng)天氣提供了有力的氣候背景；烏拉爾山附近壓脊發(fā)展以及脊前低槽東移為本次大風(fēng)天氣提供了有力的高空環(huán)流背景；蒙古氣旋的熱力不穩(wěn)定是大風(fēng)天氣對流發(fā)展的重要機制。對于本次過程EC和T639數(shù)值預(yù)報的10風(fēng)場預(yù)報都表現(xiàn)出很好的預(yù)報能力，對今后類似大風(fēng)天氣過程的預(yù)報預(yù)警和決策服務(wù)有一定的指示性。

關(guān)鍵詞 蒙古氣旋；大風(fēng)；數(shù)值預(yù)報；急流

中圖分類號：P458.1 文獻標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.05.064

1 天氣實況

2017年4月以來，呼倫貝爾市大部地區(qū)降水量不足10 mm，與常年相比偏少30%～80%，部分地區(qū)偏少80%以上。氣溫普遍偏高1～3 ℃，5月2日，全市迎來高溫天氣，大部分地區(qū)日最高氣溫接近30 ℃，其中阿榮旗最高氣溫達到33 ℃，超過歷史同期極端最高記錄。5月2日，貝加爾湖附近的氣旋性低壓形成后，加強并東移引發(fā)了大風(fēng)天氣，由于前期氣溫高、降水少，致使土質(zhì)疏松，大量沙塵卷入空中，形成2017年以來我國最強的沙塵天氣過程。沙塵首先發(fā)生在內(nèi)蒙古西部地區(qū)，面積不斷增大，隨著系統(tǒng)東移，沙塵天氣向東擴展，5月3—4日影響呼倫貝爾市，伴隨的主要天氣現(xiàn)象有大風(fēng)、揚沙及強降溫。瞬時極大風(fēng)速值4日出現(xiàn)在海拉爾市，為26.9 m·s-1，已達到10級狂風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)。由于大風(fēng)惡劣，4日下午至5日，鄂溫克自治旗以及部分地區(qū)各中小學(xué)、幼兒園放假。由于大風(fēng)沙塵天氣，能見度極低，G10高速公路于4日10：30海拉爾至阿榮旗段全線封閉。大風(fēng)后，出現(xiàn)了強降溫天氣，除了嶺東三個農(nóng)區(qū)旗縣，各旗縣5日最低氣溫均低至0 ℃以下。正直早種農(nóng)作物播種出苗期，較早播種的小麥、馬鈴薯，出現(xiàn)了輕到中度霜凍災(zāi)害。

2 環(huán)流背景級影響系統(tǒng)分析

2.1 高空環(huán)流形勢

過程前（5月1日08：00），烏拉爾山附近有一個發(fā)展旺盛的高壓脊，脊線位于60°左右，振幅大于等于15個緯距，波長大于等于40個經(jīng)距，脊前是強的西北氣流。我國東北有一個勢力很弱的高壓脊，整個歐亞大陸呈現(xiàn)出明顯的“前脊弱、后脊強”形勢。在烏拉爾山附近高壓脊前部低槽槽線前后，等高線沿氣流方向疏散，預(yù)示著槽將加強，高壓脊線前后，等高線沿氣流方向匯合，預(yù)示著脊將減弱東移。700 hPa和850 hPa與500 hPa形勢場基本一致，烏拉爾山西部高壓脊前冷槽不斷引導(dǎo)極地冷空氣補充到槽后堆積，呼倫貝爾地區(qū)位于下游弱脊的控制，此時呼倫貝爾地區(qū)經(jīng)向度不明顯，弱的暖高壓脊控制下呼倫貝爾地區(qū)5月1—2日氣溫穩(wěn)步上升，為后期大風(fēng)天氣旺盛強對流運動提供熱力條件。

5月3日08：00，烏拉爾山高壓脊東移，呼倫貝爾地區(qū)開始受低槽槽前西南氣流影響。疏散槽前西南高空急流加強，等高線和等溫線交角加大，暖平流明顯，開始出現(xiàn)西南大風(fēng)天氣。到4日08：00，低槽東移至呼倫貝爾邊界（118°E，50°N），西南急流最強，呼倫貝爾地區(qū)大風(fēng)天氣也隨之達到了最強盛階段。到6日08：00，低槽繼續(xù)東移演變?yōu)榈蜏u，呼倫貝爾地區(qū)由槽前西南氣流控制轉(zhuǎn)為開始受低渦后部西北氣流控制，西南大風(fēng)天氣結(jié)束。

2.2 地面影響系統(tǒng)及移動路徑

4月30日受一次冷空氣影響后，蒙古國中東高空開始轉(zhuǎn)為槽前暖空氣影響，地面迅速減壓，出現(xiàn)小低壓，到5月2日20：00低壓的后部與上游冷高壓邊緣之間形成冷鋒，低壓的前部與北方冷高壓之間形成暖鋒，即形成了蒙古氣旋，中心強度為995 hPa，有8條以上閉合等壓線，強度大、影響范圍廣。此時從700 hPa高空形勢可以看出高空鋒區(qū)呈西南-東北方向，鋒區(qū)強度為每10個緯距

20 ℃，因此蒙古氣旋在5月3—4日向東偏北移動。于5月3日14：00中發(fā)展到最強，中心強度達到了990 hPa，10個緯距內(nèi)有12條閉合等壓線。等壓線進一步變得密集，氣壓梯度加大，整個呼倫貝爾市被閉合線包圍，因此全市各旗縣幾乎同時受大風(fēng)天氣影響。5月4日14：00，地面冷鋒逐漸追上暖鋒，將地面暖空氣抬升，蒙古氣旋進入錮囚階段，此時動力因子和熱力因子作用的開始減小，地面摩擦影響增大。到5月4日20：00，氣旋分裂為二，呼倫貝爾市逐漸轉(zhuǎn)為冷鋒后冷空氣控制，西南大風(fēng)天氣結(jié)束，各地風(fēng)向轉(zhuǎn)為西北風(fēng)。

3 大風(fēng)成因分析

3.1 高空急流的作用

從5月3日08：00起，在300hPa高空圖上（圖略），河套地區(qū)到極地有一支明顯的西南急流，急流的位置與烏拉爾山高壓脊前發(fā)展深厚的低槽槽前相對應(yīng)，與其位勢梯度最大的地方相配合，急流軸上的風(fēng)速≥40 m·s-1，呼倫貝爾市位于急流軸右側(cè)，3日20：00急流明顯加強，并隨著低槽東移，急流軸已經(jīng)移到呼倫貝爾市上空，中心風(fēng)速值達到50 m·s-1以上，蘊含著巨大的能量，并且急流軸正處于呼倫貝爾市地區(qū)，使低層風(fēng)速明顯加大。5月4日08：00開始，急流逐漸減弱，呼倫貝爾市上空風(fēng)速值減弱至40 m·s-1，急流作用開始減弱直至大風(fēng)天氣結(jié)束。

3.2 蒙古氣旋的熱力不穩(wěn)定

大風(fēng)過程中始終伴隨著旺盛的對流運動，垂直環(huán)流對大風(fēng)過程中動力和熱力的上下輸送起著重要作用，蒙古氣旋的熱力結(jié)構(gòu)特征是造成這種對流運動的重要因素[1]。對于本次過程，3日08：00 700 hPa高空上發(fā)展深厚的暖性低壓系統(tǒng)與蒙古氣旋對應(yīng)。呼倫貝爾地區(qū)處于氣旋前部的暖區(qū)，加之500 hPa高空此時有疏散槽與之配合，暖區(qū)上升運動尤為明顯，是對流發(fā)展的重要機制。到5月4日20：00，隨著氣旋東移南下，呼倫貝爾地區(qū)處于冷鋒后，700 hPa槽線也隨之南壓，上升運動逐漸減弱，逐漸西南大風(fēng)天氣隨之逐漸減弱，轉(zhuǎn)為冷鋒后的西北氣流變的顯著。

4 物理量診斷分析

4.1 散度場的空間分布

大風(fēng)沙塵天氣是一種強烈對流天氣，輻散輻合分布顯著，散度可以表征大風(fēng)沙塵天氣的輻散輻合。對了解大風(fēng)天氣的動力學(xué)特征等具有一定的指示意義。本次過程中，5月3日08：00（圖略），在地面暖區(qū)相對應(yīng)的區(qū)域，低層為輻合區(qū)，中心強度達到了-40×10-6 s-1，高層為輻散區(qū)中心強度達到10×10-6 s-1，而在地面冷區(qū)（氣旋后部冷高壓區(qū)）相對應(yīng)的區(qū)域，則是低層為輻散區(qū)，高層為輻合區(qū)，中心強度上與暖區(qū)相近。這樣在垂直方向上就形成了強烈的對流運動。另外，高低層輻散輻合中心并不是垂直相對應(yīng)，從低到高切斜，這也表明大氣的斜壓性。

4.2 垂直速度場

由于垂直速度的負值區(qū)對應(yīng)上升運動，正值區(qū)對應(yīng)下沉運動。5月3日08：00（圖略）垂直速度剖面圖顯示，300 hPa以下呼倫貝爾市地區(qū)處于負值區(qū)，表明有上升運動，300 hPa以上對應(yīng)正值區(qū)，有下沉運動，這說明出現(xiàn)大風(fēng)時，呼倫貝爾地區(qū)大氣層結(jié)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

5 數(shù)值預(yù)報檢驗與釋用

目前，數(shù)值預(yù)報廣泛應(yīng)用于日常天氣預(yù)報，是當(dāng)今也是今后較長時期內(nèi)的現(xiàn)代天氣預(yù)報技術(shù)基礎(chǔ)。目前廣，泛應(yīng)用的數(shù)值預(yù)報模式中EC細網(wǎng)格和T639細網(wǎng)格時間分辨率為3 h，非常適合于精細化的鄉(xiāng)鎮(zhèn)預(yù)報發(fā)展趨勢，已成為基層天氣預(yù)報員倚重的重要預(yù)報工具和手段。

通過對EC模式各預(yù)報場與實況進行對比發(fā)現(xiàn)，整個過程中500 hPa高度場以及各層風(fēng)向、風(fēng)速的預(yù)報與實況基本一致，地面氣壓預(yù)報的高壓位置與實況吻合的非常好。

以新巴爾虎左旗單站為例，從表1可以看出，1）過程期間風(fēng)速變化趨勢與實況基本一致，5月3日08：00開始風(fēng)速變大，到5月4日20：00由于氣旋演變，由氣旋前部的西南暖氣流逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闅庑蟛康睦淇諝饪刂?，風(fēng)速逐漸減小，風(fēng)向轉(zhuǎn)為西北風(fēng)。2）在風(fēng)速較大時段（5月3日11：00—14：00、5月4日11：00—14：00），EC預(yù)報值比實況最大風(fēng)速偏大1～2 m·s-1，而T639預(yù)報值比實況小偏

1～2 m·s-1。3）實況極大風(fēng)速與預(yù)報值相比得知，EC預(yù)報值達到12 m·s-1時段極大風(fēng)速均達到了大風(fēng)（17 m·s-1以上）標(biāo)準(zhǔn)，而T639預(yù)報值大概8 m·s-1以上時極大風(fēng)速達到了大風(fēng)（17 m·s-1以上）標(biāo)準(zhǔn)，可見不同的數(shù)值預(yù)報模式訂正指標(biāo)各不相同。4）從風(fēng)向?qū)Ρ瓤煽闯?，無論是EC細網(wǎng)格還是T639細網(wǎng)格，對于風(fēng)向的預(yù)報與實況非常吻合，均為4日14時開始由西南轉(zhuǎn)為西北風(fēng)向，足見EC和T639數(shù)值預(yù)報對于風(fēng)向有很好的可信度。

由于呼倫貝爾地區(qū)特殊的地理位置和地形地貌特征，各地受大風(fēng)影響程度和時間前后不盡相同。

1）大風(fēng)天氣過程中，嶺西牧區(qū)旗市（新巴爾虎右旗、新巴爾虎左旗、滿洲里、陳巴爾虎旗、鄂溫克自治旗）極大風(fēng)速明顯大于嶺東農(nóng)區(qū)旗市（阿榮旗、扎蘭屯市、莫力達瓦自治旗）。其原因有兩個：①大風(fēng)天氣是強對流天氣，系統(tǒng)自西向東移動過程中，大興安嶺山脈的存在對嶺西迎風(fēng)面低層大氣的上升運動有強迫抬升作用，致使加強對流運動，而嶺東地區(qū)由于背風(fēng)坡的影響，氣流向下俯沖抑制低效上升對流；②相比嶺東地區(qū)，嶺西牧區(qū)降水少，土壤貧瘠，植被稀疏，白天輻射增溫效果大于嶺東地區(qū)，局地?zé)釋α髅黠@大于嶺東地區(qū)。

2）鄂倫春自治旗與其他旗縣相比風(fēng)向風(fēng)速顯著不同，5月3日瞬時極大風(fēng)速僅為8.9 m·s-1，且風(fēng)向為東南風(fēng)。5月4日08：00才開始風(fēng)速明顯加大，風(fēng)向轉(zhuǎn)為西南風(fēng)到4日14：00時才達到大風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)17 m·s-1以上。5月5日凌晨開始風(fēng)速逐漸轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，與嶺西地區(qū)相比，天氣過程基本滯后12 h。這是由于呼倫貝爾地區(qū)東西地區(qū)距離10個經(jīng)度以上，鄂倫春地處呼倫貝爾東北角，加之大興安嶺北高南低特征，天氣系統(tǒng)自西向東需要爬過大興安嶺，因此鄂倫春地區(qū)相比嶺西地區(qū)天氣過程滯后12 h左右。這一點EC和T639數(shù)值預(yù)報模式5月2日08：00起報的預(yù)報值與實況非常吻合。

6 結(jié)論

1）前期高溫少雨氣候特征為大風(fēng)天氣提供了有力的氣候背景。2）高空低槽、蒙古氣旋是本次大風(fēng)天氣過程的主要影響系統(tǒng)。3）高空急流為本次大風(fēng)天氣過程提供了動量，導(dǎo)致大氣不穩(wěn)定。蒙古氣旋的熱力不穩(wěn)定是對流發(fā)展的重要機制。4）從數(shù)值預(yù)報對比檢驗可知：EC預(yù)報值比實況最大風(fēng)速偏大1～2 m·s-1，而T639預(yù)報值比實況小偏1～

2 m·s-1。EC預(yù)報值達到12 m·s-1時段極大風(fēng)速均達到了大風(fēng)（17 m·s-1以上）標(biāo)準(zhǔn)，而T639預(yù)報值大概8 m·s-1以上時極大風(fēng)速達到了大風(fēng)（17 m·s-1以上）標(biāo)準(zhǔn)。無論是EC細網(wǎng)格還是T639細網(wǎng)格，對于風(fēng)向的預(yù)報與實況非常吻合。

參考文獻：

[1] 顧潤源.內(nèi)蒙古自治區(qū)天氣預(yù)報手冊[M].北京：氣象出版社，2012.

（責(zé)任編輯：劉昀）